蓝莓籽瓜果酒酿造工艺优化及其抗氧化功能研究

王鹤霖

(黑龙江八一农垦大学食品学院,黑龙江大庆 163319)



蓝莓籽瓜果酒酿造工艺优化及其抗氧化功能研究

王鹤霖

(黑龙江八一农垦大学食品学院,黑龙江大庆 163319)

本实验选取蓝莓、籽瓜为原料制备果酒,分别对酵母接种量、蓝莓籽瓜比、固形物含量进行单因素实验,并以酒精度为指标,确定果酒的最佳工艺参数。选取羟基自由基、抗超氧自由基、总抗氧化三种试剂盒分别进行果酒清除自由基能力、清除超氧自由基、总抗氧化能力的测定,并利用Folin-Ciocalteu法进行总酚含量的测定。确定果酒的最佳工艺参数:调至固形物含量为200 g/L、酵母接种量添加量为0.3 g/L、蓝莓籽瓜质量百分比为55∶45,该果酒的酒精度为11.63%±0.04%。发酵过程中,蓝莓籽瓜果酒具有很强的抗氧化能力,随着发酵时间的延长,其抗氧化活性较稳定。抗超氧自由基、抑制羟基自由基、总抗氧化能力与总酚含量呈正相关,皮尔逊相关系数分别为0.916、0.976、0.922,抑制羟自由基能力与总酚含量关系最为密切。

蓝莓,籽瓜,果酒,抗氧化,总酚

籽瓜含有丰富的维生素、胡萝卜素和多种氨基酸以及钙、磷、铁等微量元素,目前,只取其籽,加工为炒制食品,93%的瓤、皮被废弃,造成了资源的浪费[1]。前期工作研究发现,籽瓜瓜瓤中的色素具有很强的稳定性、抗氧化活性及还原能力[2]。皮和瓤的粗提物对癌细胞的增殖具有一定抑制作用[3]。蓝莓中含有多酚类活性成分,使蓝莓具有很强的抗氧化性,能够促进视红素再合成、改善糖尿病并发症、抗炎症、增强心脏功能、抗心血管疾病、抗衰老、抗癌及抗突变等多种生理活性功能[4-8]。人体内的自由基为配对电子、极不稳定的电子,易造成机体衰老,引起多种疾病。水果中含有的类黄酮、酚类物质能显著清除自由基[9],水果摄入量与疾病发病率呈负相关[10]。因此,本文根据籽瓜生物活性功能,将籽瓜瓤加入蓝莓果酒的酿造中,研究其酿造工艺及其抗氧化功能。本文通过实验确定蓝莓籽瓜果酒发酵工艺,并对发酵过程中总酚及其总抗氧化活性进行检测,为今后果酒发酵及籽瓜应用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

表1 不同酵母接种量对蓝莓籽瓜果酒品质的影响

Table 1 The effect of yeast inoculation quantity on characteristic of blueberry and seed melon wine

酵母用量(g/L)酒精度(%)果酒中固形物含量(%)原酒风味01147555浑浊，有沉淀，酒香怡人，蓝莓籽瓜香味淡薄02156851酒体透明，颜色为红色，有些许沉淀蓝莓籽瓜香气良好03162150透明，颜色呈红色，有浓郁的蓝莓籽瓜香气，香味绵长协调04165650透明，颜色呈红色，无沉淀，蓝莓籽瓜香气良好悦人

表2 固形物含量对蓝莓籽瓜果酒品质的影响

Table 2 The effect of soluble solids content on characteristic of blueberry and seed melon wine

原料中固形物含量(g/L)酒精度(%)果酒中固形物含量(%)原酒风味160118460透明，红色，无沉淀物180123160透明，颜色为暗红色，无沉淀出现，酒香纯正200134261清澈透明，颜色呈深红色，无沉淀，酒香浓厚，蓝莓籽瓜香气良好220147565透明，颜色为深红色，有少量沉淀，酒香纯正

焦亚硫酸钾、果胶酶、白糖、没食子酸、福林酚(Folin-Ciocalteu) 分析纯试剂;总抗氧化(T-AOC)试剂盒、羟自由基试剂盒、超氧自由基试剂盒 南京建成工程研究所;蓝莓、籽瓜 内蒙古通辽市科尔沁农户。

UV-1100紫外-可见分光光度仪 上海美诺达仪器有限公司;RE-3000A旋转蒸发仪 上海圣科仪器设备有限公司;F2 pH计 梅特勒-托利多公司;WTY手持糖度仪 北京鑫润科诺仪器仪表有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程及操作要点

工艺流程:原料选择→果汁制取、调配→接种→前发酵→后发酵→陈酿→过滤、澄清→灌装、灭菌

操作要点:选择固形物含量>11%籽瓜,将榨好的籽瓜、蓝莓过滤获得果汁,100 ℃灭菌8～10 s,籽瓜汁、蓝莓汁和水按1∶1∶4配制酵母活化液,36 ℃水浴15 min,接种。24 ℃发酵4 d,测定固形物含量为2%～3%前发酵结束,过滤至无菌密闭容器中,20 ℃发酵15 d。15 ℃陈酿1个月,去酒脚。静置一段时间,过滤、澄清得到金黄色的澄清果酒,分装玻璃瓶中密封,70 ℃灭菌30 min,冷却后低温贮存。

1.2.2 蓝莓籽瓜果酒发酵条件的单因素实验设计 单因素实验内容分别为:接种量为0.3%、蓝莓与籽瓜质量百分比50∶50,添加不同蔗糖调至果汁固形物含量160、180、200、220 g/L;接种量为0.3%,果汁固形物含量200 g/L,蓝莓与籽瓜质量百分比60∶40、55∶45、50∶50、45∶55;果汁固形物含量200 g/L,蓝莓与籽瓜质量百分比50∶50,接种量为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%,发酵后比较酒精度[11]、原酒风味、SSC。

1.2.3 响应面实验设计 在单因素分析结果的基础上,采用三因素三水平的Box-Behnken响应面设计方法[12],选择接种量、蓝莓籽瓜质量百分比、固形物含量三个因素进行响应面实验,以酒精度为响应值进行优化,所有实验均重复3次。

1.2.4 蓝莓籽瓜酒抗氧化活性测定 分别利用羟基自由基、抗超氧自由基、总抗氧化三种试剂盒进行清除自由基能力、抗超氧能力、总抗氧化能力的测定,具体方法按照试剂盒使用说明书进行操作。

1.2.5 指标测定及数据处理 酒精度的测定:参照GB/T15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中密度瓶法;总酚含量的测定(以没食子酸计):采用Folin-Ciocalteu法[13];原酒风味测定:参照GB/T15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中感官检查与评定;可溶性固形物含量:利用手持糖度仪。所有实验重复三次,数据结果表示为平均值±标准差(SD)。

2 结果与分析

2.1 蓝莓籽瓜酒发酵工艺的单因素实验结果

2.1.1 不同接种量对蓝莓籽瓜酒品质的影响 表1为不同接种量对果酒酒精度、酒中固形物含量、产品风味的影响。酵母接种量过大时,发酵速度较快,口感、色泽较差。当酵母接种量较少,发酵时间长、乙醇产生较少,易污染。由表1可知,接种量为0.1～0.4 g/L,随着接种量的增加,酒精度升高,但当接种量为0.4 g/L时,酒精度变化值较小。因此,接种量为0.3 g/L时酒精度较适合。果酒中固形物含量在接种量为0.1 g/L时,固形物含量为5.5%,随着接种量继续增加,固形物含量变化不大。接种量低于0.3 g/L时,获得原酒有沉淀、气味淡薄,接种量0.3、0.4 g/L时获得原酒风味较好,综上,确定接种量为0.3 g/L。

2.1.2 固形物含量对蓝莓籽瓜酒品质的影响 表2为原料中固形物含量对果酒酒精度、果酒中固形物含量、果酒风味影响。制备果酒常选用蔗糖调节固形物含量,蔗糖不仅能够提高酒精度,而且还能改善酒的口感。蔗糖添加量越多,酒精度数越高。由表2可以看出,随着原料中固形物含量的增加,酒精度逐渐升高,当原料中固形物含量为220 g/L时,营养物质未被充分利用，出现少量沉淀[14],影响原酒风味。因此,确定原料中固形物含量为200 g/L。

2.1.3 不同蓝莓籽瓜质量百分比对蓝莓籽瓜酒品质的影响 表3为不同蓝莓籽瓜质量百分比对果酒酒精度、果酒中固形物含量、原酒风味的影响。

表3 不同蓝莓籽瓜质量百分比对蓝莓籽瓜果酒品质的影响

Table 3 Effect of blueberry to seeding watermelon ration on characteristic of blueberry and seed melon wine

蓝莓籽瓜质量百分比酒精度(%)果酒中固形物含量(%)原酒风味60∶40132151稍有沉淀，蓝莓籽瓜香气淡薄，无异味，酒体单薄，缺乏味道，有酸涩味55∶45132450透明，颜色为暗红色，无沉淀，蓝莓籽瓜香气良好、酒香怡人50∶50133251清透见底，呈红色，无沉淀物，蓝莓籽瓜香气良好45∶55134150酒体透明，呈红色，有些许沉淀，口感良好，无不良口味酒体细腻

由表3可以看出,酒精度、果酒中固形物含量变化较小,说明蓝莓、籽瓜不同配比对果酒酒精度、酒中固形物影响不大,当蓝莓籽瓜质量百分比为55∶45时,原酒风味较好,蓝莓添加量越大,籽瓜香味淡薄。继续增加籽瓜含量,口感、色泽变差,选择蓝莓籽瓜质量百分比55∶45较好。

护理部人员或护士长定期访谈患者及患者家属，问其关于护理人员的疾病护理、心理护理、人文关怀等的情况，让其说出自己的真实想法、对自己责任护士工作及态度的满意度、自己对医院环境、制度、管理的意见。这种形式从护理人员角度可以让其提高警惕，对工作负责，实时对患者进行人文关怀和心理疏导，访谈结果也可作为其评优评先的一项指标；从患者角度可以让其得到重视感，了解到护理人员对其的付出，增进患者对护士的信任感，促进和谐护患关系；从医院的角度，通过访谈的结果可以知道需要改进的方面，建立健全科学合理的管理制度，不断提高医院的水平。

2.2 蓝莓籽瓜果酒发酵条件的响应面优化实验

2.2.1 响应面设计及结果 根据Box-Behnken的中心组合实验设计原理,在单因素实验结果的基础上,进行响应面分析实验,实验设计与实验结果见表4。

表4 响应面设计与实验结果

Table 4 Experimental design and results of response surface design

实验号因素A接种量(g/L)B原料中固形物含量(g/L)C蓝莓籽瓜质量百分比Y酒精度(%)1-1(02)-1(180)-1(50∶50)55121(04)-1-19213-11(220)-1892411-18535-1-11(60∶40)82161-119507-11181281119139-15250(200)0(55∶45)65110152500901110(03)-15250912120152509511300-152585414001525902150001111160001132170001113180001121190001054200001161

对表4响应面优化实验结果进行多元非线性回归分析,得到接种量(A)、原料中固形物含量(B)和蓝莓籽瓜质量百分比(C)对蓝莓籽瓜果酒酒精度的影响，利用Design Expert 7.0软件对表数据进行整理分析,确立回归模型如下:Y(%)=11.06+0.75A+0.23B+0.27C-0.54AB-0.11AC-0.41BC-1.31A2-0.66B2-0.88C2

2.2.2 因素间交互作用分析 图1、图2为接种量、原料中固形物含量、蓝莓籽瓜比两两之间的交互作用对蓝莓籽瓜果酒酒精度的影响。在响应面图中,蓝莓籽瓜果酒酒精度在实验范围内均有最高点,因此,在实验范围内可确定最佳蓝莓籽瓜果酒的最佳工艺参数。

图1 酵母接种量和固形物含量的交互作用对蓝莓籽瓜果酒酒精度影响的响应面Fig.1 Response surface showing the interactive effects of yeast inoculation quantity and soluble solids content on alcohol content of blueberry and seed melon wine

图2 固形物和蓝莓籽瓜比的交互作用对蓝莓籽瓜果酒酒精度影响的响应面与等高线图Fig.2 Response surface showing the interactive effects of soluble solids content and blueberry to seeding watermelon ration on alcohol content of blueberry and seeding watermelon wine

表5 方差分析表

Table 5 Analysis of variance for the regression model

方差来源平方和自由度均方F值p值显著性模型44099491459<00001∗∗A7151715213000010∗∗B065106519301950C095109528201239AB231123168800254∗AC010101003005950BC136113640500418∗A21849118495507<00001B247514751414<00007C283318332481<00006残差33610034失拟项269505440200764纯误差0675013总和474519模型决定系数R2=09292 校正决定系数R2Adj=08655

注:*p<0.05,表示差异显著;**p<0.01,表示差异极显著。2.2.3 回归模型的验证实验 经软件Design Expert 7.0优化,分析得到实验的最佳工艺参数:原料中固形物含量为200 g/L、酵母接种量添加量为0.3 g/L、蓝莓籽瓜质量百分比为55∶45。按照工艺参数进行3次重复性验证实验,测得蓝莓籽瓜果酒的酒精度为11.63%±0.04%,与理论预测值11.68%相近,说明该模型能很好的预测蓝莓籽瓜果酒发酵条件与酒精度的关系。

2.3 蓝莓籽瓜果酒抗氧化功能及总酚含量测定

通过实验确定了蓝莓籽瓜果酒的最佳工艺参数,根据最佳工艺参数制备蓝莓果酒,测定果酒中总酚含量、清除羟基自由基、超氧自由基及总抗氧化活性测定,随着发酵时间延长,果酒抗氧化活性的变化及与总酚含量的相关性。

图3 发酵过程中蓝莓籽瓜果酒总酚含量变化趋势图Fig.3 Changes of total phenol during blueberry seeding watermelon wine alcohol fermentation

2.3.2 蓝莓籽瓜果酒发酵过程中抗氧化活性测定

2.3.2.1 蓝莓籽瓜果酒发酵过程中抑制羟自由基能力测定 图4为蓝莓籽瓜原料在发酵过程中对羟自由基的抑制作用变化趋势图。在人体内羟基自由基的含量较大,能杀死红细胞,降解DNA、细胞膜和多糖化合物。由图4可知,发酵初期清除羟自由基能力为125.7 U/mL,发酵2 d降为108.7 U/mL,4 d为98.2 U/mL,主发酵结束后测定其抑制羟自由能力为94.5 U/mL,经方差分析,发酵期间随着发酵时间的延长抑制羟自由基能力差异不显著(p>0.05)。随着发酵时间延长,抑制羟自由基能力呈下降趋势,而蓝莓、籽瓜中的色素等抗氧化物质随着发酵时间延长,发生褐变、稳定性下降,降低了清除羟自由基能力。

图4 发酵过程中蓝莓籽瓜果酒抑制羟自由基能力变化趋势图Fig.4 Variations of hydroxyl free radical inhibition in the fermentation process of blueberry seeding watermelon wine

2.3.2.2 蓝莓籽瓜果酒发酵过程中抗超氧阴离子自由基能力测定 图5为蓝莓籽瓜原浆在发酵过程中清除超氧自由基能力变化图,由图5可知,随着发酵时间延长,抗超氧阴离子自由基能力差异显著(p<0.05),未发酵测定果浆抑制超氧自由基能力为99.75 U/L,发酵2 d后测定为62.45 U/L,发酵4 d 43.21 U/L,发酵第6 d时,抑制超氧自由基能力上升,随之下降。发酵过程中抗氧化物质沉淀,分布不均匀导致测定结果值偏高。继续发酵,抗超氧自由基趋于平稳。发酵过程中,酵母利用果汁中的营养成分,如蛋白类,被利用水解,形成小肽类物质,具有抗氧化能力,协助抗氧化作用[15-16]。

图5 发酵过程中蓝莓籽瓜果酒抗超氧阴离子自由基变化趋势图Fig.5 Variations of superoxide free radical inhibition in the fermentation process of blueberry seeding watermelon wine

2.3.2.3 蓝莓籽瓜果酒发酵过程中总抗氧化能力测定 图6为蓝莓籽瓜果酒随着发酵时间延长,总抗氧化能力变化趋势图,如图6所示,随着发酵时间延长,总抗氧化能力呈下降趋势,当发酵20 d后总抗氧化能力趋于平缓。测定原浆中总抗氧化活性为82.1%,发酵2 d后测定为71.5%,主发酵结束后测定原酒中总抗氧化能力为52.3%,之后趋于平稳。发酵时间延长会使多酚氧化酶失活,降低果汁的抗氧化活性。

图6 发酵过程中蓝莓籽瓜酒总抗氧化能力(T-AOC)能力变化趋势图Fig.6 Variations of T-AOC in the fermentation process of blueberry seeding watermelon wine

2.3.3 抗氧化活性与总酚相关性 图7为抗氧化与总酚含量关系图,由图7可知,抗超氧自由基、清除羟基自由基、总抗氧化能力与总酚含量呈线性。抗超氧自由基能力与总酚含量的皮尔逊系数为0.916,抑制羟自由基能力与总酚含量的皮尔逊系数为0.976,总抗氧化能力与皮尔逊相关系数为0.922。总酚含量与抑制羟基自由基能力的相关性大于其与抗超氧自由基、总抗氧化能力的相关性。说明总酚含量的变化趋势与清除羟基自由基能力更接近。

图7 不同抗氧化活性与总酚含量的关系图Fig.7 Correlation of antioxidant and total phenolics of blueberry seeding watermelon wine

3 结论

经过实验确定果酒的最佳工艺参数:酵母接种量为0.3 g/L、果汁中SSC为200 g/L,蓝莓籽瓜比为55∶45,测得蓝莓籽瓜果酒的酒精度为11.63%±0.04%。发酵过程中,蓝莓籽瓜酒具有很强的抗氧化能力,随着发酵时间的延长,其抗氧化活性较稳定。抗超氧自由基、抑制羟基自由基、总抗氧化能力与总酚含量呈正相关,皮尔逊相关系数分别为0.916、0.976、0.922,抑制羟自由基能力与总酚含量关系最为密切。

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Research of process optimization and antioxidant activities of blueberry and seed melon wine

WANG He-lin

(Hei Long Jiang Ba Yi Agricultural University,Food Science,Daqing 163319,China)

Thewatermelonseedandblueberrywereselectedastherawmaterialstobrewfruitjuice,inoculationquantity,blueberry-watermelonseedratio,solublesolidscontentwereinvestigatedbysinglefactorexperiment,theoptimaltechnologicalparametersweredeterminedwithalcoholasindicator.Theantioxidantandtotalphenolweretestedbytestkits.Inconclusion,theoptimaltechnologicalparametersweredeterminedasfollows:solublesolidcontent200g/L,blueberryandseedmelonration55∶45(w/w),yeastinoculationquantity0.3g/L,andthealcoholiccouldreach11.63%±0.04%.Thefruitjuicehasverystrongantioxidantabilityincourseoffermentation.Theantioxidantabilityhadgoodstabilityastheincreasingtime.Therewassignificantlypositivecorrelationbetweentotalphenolandantioxidantion.Relativecoefficientofsuperoxideradical，hydroxylradicalscavengingactivitiesandtotalantioxidantwere0.916,0.976,0.922,separately.Hydroxylradicalscavengingactivitieswerecloselyrelatedtototalphenol.

blueberry;watermelonseed;wine;antioxidant;totalphenol

2016-03-21

王鹤霖(1983-)，女，硕士研究生，实验师，农产品加工与贮藏,E-mail:wanghelin@byau.edu.cn。

TS201.2

B

1002-0306(2016)19-0232-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.19.037